水電廠基于光纖傳輸的視頻會議工程

張惠凱

（國能迪慶香格里拉發電有限公司，云南 香格里拉 674400）

0 引 言

目前，視頻會議技術在各行業都得到了廣泛應用，人們可以基于視頻會議及時進行遠距離“面對面”交流[1-4]。目前，許多水力發電廠因為建設在比較廣闊偏遠的地域，人員分散且交通不方便，存在不能及時傳達省公司會議要求的問題。為了避免在交通和人員召集方面花費大量時間，增強水力發電廠的應急等能力，本研究基于光纖傳輸設計了一項視頻會議工程。

1 總體設計

1.1 系統設計目標

本研究根據工程需求確定了2 個目標，一是讓水電廠內部可以順利召開會議，二是實現牡丹江水力發電總廠（以下簡稱水電總廠）和國網黑龍江省電力有限公司（以下簡稱省電力公司）之間基于視頻會議進行溝通交流。經實地調研得知目前水電廠的網絡情況，需要在2 個電站與總廠單獨各自設置一個分會場,讓下級電站可以實時與省公司保持聯系，進行異地“面對面”會議研討。另外，為了達到水電廠會議的控制實時性，需要在省公司設立一個控制中心，對整個會議系統進行監控、控制與管理；在總廠設立一個二級控制中心，目的是實時控制本廠會議。整個視頻會議工程支持的會議組織形式包括多點交互與單點直播，基于自動輪詢等模式的設置，可以隨時切換會議場景。在功能方面，除了可以雙向交互聲音與圖像，還應將相關應用程序進行實時共享等。系統應具有一定的安全性，可以抵御病毒的攻擊。

1.2 系統設計方案

目前，省電力公司所應用的網絡平臺基于H.323標準協議進行構建，因此本研究針對這一實際情況選取相關的網絡視頻設備，搭建與之前所用的網絡平臺相符的視頻會議系統[5]。

1.2.1 網絡平臺設計

網絡視頻會議系統的建設，需要考慮如何結合設備與技術與如何建立視頻會議系統網絡平臺架構兩大問題。

（1）總廠與黑龍江省供電局（以下簡稱省局）間?；诠饫w傳輸技術，系統可以實現省局和水電總廠之間的信號傳遞功能。具體實現方式是通過光纜連接，采用100 m 同軸電纜連接牡丹江局機房和水電總廠。具體實現過程可以選用華為同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）光端機傳輸，信號傳輸速率為8 Mb/s。

（2）水電總廠與兩廠間。水電總廠包含蓮花發電廠與鏡泊湖發電廠2 個電站，而在牡丹江市內設置了相關辦公地點，構成了兩廠三地的辦公局面。為了實現通信功能，需要采用星狀分布結構設立三地間的光纖通信網，然后借助光纖傳輸技術把視頻信號傳輸到兩廠，并且在現場進行相關補充。此過程，數字信號通過電纜傳輸，傳輸速率為2 Mb/s。基于諾基亞SDH 光端機和諾基亞準同步數字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）光端機，可以將視頻信號以64 Mb/s 和34 Mb/s 的速率傳送到2 個分會場。整個傳輸通道如圖1 所示。

圖1 傳輸通道圖

1.2.2 音視頻實現部分

（1）水電總廠與省局間。水電總廠的任務是接收和傳送來自省局與總廠會議室的信號。為了更好地完成這一任務，設計方案中采用中興通訊股份有限公司的ZXMVC6000 視頻設備。該設備可以實現調制、復原信號等功能。視頻會議系統的組成主要有微控制器（Microcontroller Unit，MCU）、視頻終端設備、網絡管理系統和傳輸通道4 部分。

（2）水電總廠與兩廠間。本次工程首先要實現接收省局信號，其次要將信號傳輸到兩廠，最后要保證兩廠的視頻信號可以成功回傳至總廠會議室，實現雙向傳遞功能。如果基于中興通訊股份有限公司的視頻設備，雖然可以簡單實現該目的，但是需要增加許多套MCU 板與設備，增加了成本費用。為了減少相關成本，文章提出了總廠視頻結構原理圖（見圖2）來實現此功能。

圖2 總廠視頻結構原理圖

2 具體實施

2.1 工程施工簡介

工程的具體實施分為2 個階段進行實現，第一階段是實現省公司和會議室的視頻通信功能，讓省公司可以和總廠進行視頻會議；第二階段是實現視頻可以在本廠之間進行傳輸。具體實施階段是基于ZXMVC系列電視會議系統進行施工，預計通過所提出的設計方案進行實際施工，實現雙向傳遞視頻信號。

2.2 ZXMVC6000A 單機式會議電視終端

中興通訊股份有限公司研發了ZXMVC6000A 單機式會議電視終端（簡稱為ZXMVC6000A 終端）。ZXMVC6000A 終端具有由中興通訊股份有限公司自主研發的多信道綁定技術，可以基于H.320 會議網絡協議實現相關功能。ZXMVC6000A 終端提供了4 對E1 會議接口，比起以往所采用的會議電視終端，具有先進的MPEG-4、MPEG-2 編解碼技術，可以基于高速率傳輸技術接收聲音與圖像，同時保障接收的質量較高，畫面甚至達到廣播級水平。此外，終端除接口豐富和安裝靈活等優勢外，具有雙視頻流傳送與視頻圖形陣列（Video Graphics Array，VGA）輸入輸出功能，可以讓會議更好地進行交互，再現會場情況。ZXMVC6000A 終端主機可以將語音與圖像進行編碼操作，再傳輸到網絡，同時將接收到的語音和圖像進行解碼操作，輸出到相關的視頻音頻外部設備。終端主機由VGA 接口板、主板和通信接口板3 部分組成。VGA 接口板具有相關接口，可以接收并輸出相關VGA 視頻信號。通信接口具有E1 通信接口，可以通過收發電纜的方式，完成傳輸網絡設備與終端設備之間的連接。其中，收發表示信號傳輸的方向，通過4對E1會議接口，終端可以實現 8Mb/s的傳輸帶寬。ZXMVC6000A 終端使用方便，可隨身攜帶，方便用戶實時進行聲音與圖像的共享。

2.3 終端功能特性

2.3.1 運營級的設備穩定性

終端的硬件結構較為先進，系統采用可靠的嵌入式模式，保證了設備可以穩定運行，達到運營級標準。此外，終端具備多種環回自測手段，使得系統較可靠。

2.3.2 安全防護

ZXMVC6000A 與以往的終端相比，具備界面鎖定技術等，可以保證設備安全運行。

2.3.3 廣播級圖像質量

ZXMVC6000A 終端可以采用多種通用國際視頻編解碼標準，如MPEG4、MPEG2。終端采用的圖像編解碼技術是由中興通訊股份有限公司自主研發的技術，可以使視頻畫質達到4CIF 的廣播級標準，甚至超過廣播電視傳送標準，傳送級別達到廣播級別。

2.3.4 強大的音頻處理能力

ZXMVC6000A 終端可以很好地處理音頻，支持G.722、G.728、G.711 標準，可以實現自動增益控制和唇音同步調節，消除數字噪聲，讓音質變得更加清晰。

2.3.5 可以遠程升級

終端可以隨時進行遠程升級，升級過程安全穩定，還有中興通訊股份有限公司的售后支持，可以讓用戶的設備以最優的狀態運行。

2.3.6 靈活方便的設備管理

終端具有多種管理手段，包括WebServer 遠程訪問控制等。

2.3.7 支持VGA 輸入、輸出

終端提供VGA 的輸入輸出，可以實現個人計算機（Personal Computer，PC）的即插即用。另外，用戶可以基于雙視頻流功能實時共享數據。

2.4 終端外圍設備

具體實施階段需要利用一些外部設備，包括相關攝像頭、操作軟件、麥克風等，需要與ZXMVC6000A進行匹配。其中：麥克風的作用是輸入音頻，需要連接到ZXMVC6000A 的中型接口連接器（Medium Interface Connector，MIC）；操作軟件作用是實現對會議的控制，需要安裝終端控制臺操作軟件到主機上，并將網線接入RJ-45 網口，基于網線建立終端與主機的連接；攝像頭的作用是接收視頻輸入，與ZXMVC6000A 的視頻輸入接口相連接。

2.5 ZXMVC 會議電視系統結構和組網特點

2.5.1 會議電視系統物理結構

會議電視系統主要由傳輸信道、終端設備、MCU組成。其中，傳輸信道是基于現存的通信網絡，會議電視設備是終端設備和MCU。

2.5.2 ZXMVC 會議電視系統邏輯組網結構

ZXMVC 會議電視系統邏輯組網結構，如圖4 所示。這種層級結構，可以實現廣泛的地域傳輸和電視會議的舉行，既易于管理，也易于擴充。組網結構中的每個單獨的MCU 地位不同，擁有不同等級，上層MCU 可以控制下層MCU，是理想的組網結構。目前，會議電視系統大部分都采用這種組網結構。如圖3 所示，第三級MCU 設備是本次設計總廠所采用的設備。

圖3 多MCU 連接的層級組網結構

2.6 會議電視系統網絡類型及光纖傳輸通道

設計基于H.323 與H.320 這2 種不同的通信協議建立網絡結構，以光纜作為主要傳輸通道。在本研究設計方案中，采用以SDH 為主、PDH 為輔的光纖傳輸形式。

3 結 論

本研究基于MCU 系統結構與光纖傳輸技術對牡丹江水力發電總廠的視頻會議工程系統進行設計，并闡述具體實施方案?；诒狙芯康脑O計與實施方案，可以實現省電力公司和牡丹江水力發電總廠之間的實時交流，提高工作效率。